論文の概要: Continuously Distributing Entanglement in Quantum Networks with Regular Topologies
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.01527v2
- Date: Thu, 22 Aug 2024 20:05:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-26 19:58:50.709048
- Title: Continuously Distributing Entanglement in Quantum Networks with Regular Topologies
- Title（参考訳）: 正規位相をもつ量子ネットワークにおける絡み合いの連続分布
- Authors: Lars Talsma, Álvaro G. Iñesta, Stephanie Wehner,
- Abstract要約: 小さな相互接続量子プロセッサは、量子計算問題に対処するために協力することができる。
ノード間の絡み合いを連続的に分散するプロトコルを解析する。
本研究では,ノード間の絡み合いの頻度を最適化する方法について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Small interconnected quantum processors can collaborate to tackle quantum computational problems that typically demand more capable devices. These linked processors, referred to as quantum nodes, can use shared entangled states to execute nonlocal operations. As a consequence, understanding how to distribute entangled states among nodes is essential for developing hardware and software. We analyze a protocol where entanglement is continuously distributed among nodes that are physically arranged in a regular pattern: a chain, a honeycomb lattice, a square grid, and a triangular lattice. These regular patterns allow for the modular expansion of networks for large-scale distributed quantum computing. Within the distribution protocol, we investigate how nodes can optimize the frequency of attempting entanglement swaps, trading off multiple entangled states shared with neighboring nodes for fewer states shared with non-neighboring nodes. We evaluate the protocol's performance using the virtual neighborhood size -- a metric indicating the number of other nodes with which a given node shares entangled states. Employing numerical methods, we find that nodes must perform more swaps to maximize the virtual neighborhood size when coherence times are short. In a chain network, the virtual neighborhood size's dependence on swap attempt frequency differs for each node based on its distance from the end of the chain. Conversely, all nodes in the square grid exhibit a qualitatively similar dependence of the virtual neighborhood size on the swap frequency.
- Abstract（参考訳）: 小さな相互接続型量子プロセッサは、通常より有能なデバイスを必要とする量子計算問題に対処するために協力することができる。
これらの連結プロセッサは量子ノードと呼ばれ、非局所的な操作を実行するために共有絡み合った状態を使用することができる。
その結果、絡み合った状態をノード間で分散する方法を理解することは、ハードウェアやソフトウェアを開発する上で不可欠である。
我々は,チェーン,ハニカム格子,正方形格子,三角形格子という,物理的に規則的なパターンで配置されたノード間で絡み合いが連続的に分散されるプロトコルを解析する。
これらの規則パターンは、大規模分散量子コンピューティングのためのネットワークのモジュラー拡張を可能にする。
分散プロトコル内では,隣接ノードと共有される複数の絡み合った状態を,非隣接ノードと共有される少ない状態に対して取り除き,絡み合うスワップの頻度を最適化する方法について検討する。
我々は,仮想近傍サイズを用いて,あるノードが絡み合った状態を共有する他のノードの数を示す指標を用いて,プロトコルの性能を評価する。
数値的手法を用いることで、コヒーレンス時間が短い場合には、仮想近傍サイズを最大化するために、ノードがより多くのスワップを実行する必要があることが分かる。
チェーンネットワークでは、チェーンの終端からの距離に基づいて、スワップ試行回数に対する仮想近傍の大きさの依存性が異なる。
逆に、正方形格子の全てのノードは、スワップ周波数に対する仮想近傍の大きさの質的に類似した依存性を示す。
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